金属拡張法：総合ガイド

バルジ成形は、深絞りされたカップ、切断されたチューブ、圧延された円錐形の溶接品など、さまざまな種類のブランクに適している。

バルジ形成媒体による分類

バルジ成形法は以下のように分類できる：

1）ハードダイのバルジ形成。

2) ソフトダイバルジ成形、別名ゴムバルジ成形。

ゴムエラストマーを媒体とする場合、さらにダイキャビティの有無に分けられる。ダイキャビティありには、クローズドループキャビティとオープンループキャビティがある。クローズドループ・キャビティは、旋盤加工やフライス加工によって閉曲線に成形された1枚の材料から作られる。オープンループ・キャビティは、成形前に外力によって閉じられる複数の花弁からなる。

3）油圧バルジ成形。

4) 低融点合金のバルジ形成。

この方法では、低融点合金を媒体とし、溶融した合金を直接管に流し込むか、合金でできた芯棒を管に挿入する。

この製法は、基本的にブランク全体を放射状に押し出すものである。利点は密閉が不要なことだが、欠点は装填や洗浄が不便なこと、生産効率が低いことである。強度の高い素材や、強度が低いにもかかわらず大きな変形力を必要とする部品に適している。

5) パラフィン、グリース、石油ゼリーのような半流動媒体のような他の媒体バルジ形成方法は、良好なシール特性と均一な内部バルジ圧力を発生させる能力によって特徴付けられる。これらは事実上非圧縮性ですが、その欠点には、装填と洗浄に必要な加熱と冷却の交互プロセスが含まれます。

6) 図6-2に示すように、軟質金型や流体の代わりに鋼球を使用するバルジ成形や爆 発成形などの新しいプロセス。

a)柔らかい金型や流体の代わりに鋼球を使用する方法、b)1-オス型、2-メス型、3-鋼球、4-メス型の下半分、5-ダイ・リング、6-爆薬、7-ブランク・チューブ、8-水からなる爆薬成形法。

金型構造による分類

バルジ成形はまた、金型構造に基づいて自然バルジ成形と軸方向圧縮バルジ成形に分けることができる。

(1) 自然な膨らみ

自然バルジングは、主としてブランク壁の薄肉化と軸方向の自然収縮（短縮）によって部品が成形されるときに起こる。図6-3に示すように、自然バルジングの際、ブランク壁は主として平面応力状態で2軸引張応力を受け、2方向に減肉・伸長して変形する。

自然バルジングの変形は非常に複雑で、加工中の軸方向収縮の有無と大きさにより、バルジング部の形状とバルジングの位置によって大きく変化する。成形がブランクの減肉のみに依存する場合の成形限界は、材料の伸び率と肉厚に関係する。薄肉化に全面的に依存するこの種の成形は、実際には局部的な成形の一形態である。

a) 膨張過程 b) 構成部品の応力-ひずみ状態。
1.プレッシャーヘッド 2.複合ダイ 3.ゴムエラストマーロッド 4.ダイホルダー

(2) 軸方向圧縮バルジング

軸方向圧縮バルジングは、プラスチック押出バルジングとも呼ばれ、バルジング中にチューブの軸方向に圧縮力を加えることによって行われます。実際には、軸方向圧縮は、バルジ係数を高め、材料の成形限界を満たすためにしばしば使用されます。軸方向圧縮の適用により、バルジング領域の応力とひずみの状態が改善され、塑性変形が容易になります。

例えば、軸方向の圧力が十分に高くなると、変形部の軸方向の引張応力が圧縮応力となり、引張と圧縮の応力状態となり、歪み状態が、厚みの薄肉化と径方向および軸方向の伸びから、軸方向の圧縮と径方向の伸びに変化し、厚みの薄肉化はほとんど生じなくなり、バルジ係数の限界が著しく増大することがある。

ワークピースに加えられる軸方向の圧縮力と、ゴムダイに及ぼされるバルジング力は、同じコンポーネントで供給することも、双方向圧縮のために2つまたは3つのコンポーネントで別々に供給することもできます。

ゴムにかかるバルジング力に対するワークピースにかかる軸方向の圧縮力の大きさ、およびその比率によって、バルジング領域で材料が受ける応力とひずみは大きく変化します。

通常、応力状態における軸方向応力は圧縮応力であることが望ましいが、ワークへの加圧力が不十分であったり、ワークへの加圧力とゴムへの膨らみ力の比が小さすぎたりすると、引張応力状態になることもある。

これは、軸方向の圧縮を伴わない自然なバルジングと本質的に同じです。ひずみ状態は通常、引張と圧縮の平面ひずみ状態、または2方向の引張と圧縮の体積ひずみ状態であるべきで、特定の部品の金型設計では慎重に区別する必要があります。